基于宽带光源的相关光谱式甲烷传感理论建模及设计实现

基于宽带光源的相关光谱式甲烷传感理论建模及设计实现

作者:师大云端图书馆 时间:2015-09-10 分类:期刊论文 喜欢:1457
师大云端图书馆

【摘要】对易燃易爆或者有毒有害气体进行有效的监测预报和控制,是目前煤炭、化工、石油、电力等部门亟待解决的重要问题,特别是在能源生产和运输方面,如何降低易燃易爆或有毒有害气体对生产过程和人类健康造成的威胁,并对其演化规律和发展趋势进行预测、控制和监测预报,已成为当前亟待解决的重要问题。所以,对各类气体检测方法的研究已成为传感技术领域中一个特别重要的课题。本论文以甲烷气体浓度的测量为研究对象,对基于红外宽带光源的相关光谱式气体传感系统进行了系统研究。主要内容包括:(1)从气体分子光谱的跃迁机制出发,对分子的振动光谱、转动光谱、振动-转动光谱,和吸收光谱的线形、线宽等理论进行了介绍,并对气体吸收的一般方程进行了分析和修正。最后在介绍相关光谱技术原理与气体红外吸收计算方法的基础上,确定了甲烷吸收光谱的检测波段,并结合HITRAN数据库对一般环境下多组分气体的红外吸收进行了模拟计算,建立了基于宽带光源的相关光谱式甲烷传感器模型。(2)对基于相关光谱技术的红外气体传感系统的总体设计进行了介绍,并针对系统需求分析,对系统中所用的红外光源和光电探测器进行了比较与选型。通过光学仿真软件Tracepro对宽带光源建模并进行光线的模拟与追迹,确定了不同反射罩下光源的最佳发光点位置;经过气体光路传感部分的仿真分析与实际情况下光吸收的测量,确定了最佳的样品气室长度,实现了对传感气室的结构设计和参数优化,最后介绍了基于虚拟仪器测试系统的硬件和软件部分。(3)从分析光谱吸收式甲烷检测中的干扰因素入手,对微弱信号的特征提取技术进行了介绍,并对提取算法的评价指标进行了分析,在数据处理系统的设计中,提出通过采用FFT频域滤波与Savitzky-Golay数字滤波相结合的方法对光谱吸收数据进行处理,使吸收光谱的灵敏度与信噪比大幅提高,为气体浓度的精确反演提供了可靠的数据保障。(4)针对自行研制的CH4气体传感系统,对标定的原理、算法进行了深入阐述,确定了常温常压下CH4气体的浓度反演曲线;利用HITRAN数据库对温度、压力等环境因素对输出的影响进行了仿真,通过温度补偿实现了温度效应的自我修正;最后对气体传感系统进行了系统的研究和评价实验,包括响应时间实验、灵敏度、交叉干扰实验、稳定性实验,实验结果表明该系统具有较高的精确度与稳定性,验证了该系统对甲烷浓度检测的可行性。
【作者】乔记平;
【导师】秦建敏;
【作者基本信息】太原理工大学,电路与系统,2014,博士
【关键词】相关光谱;甲烷检测;光学模拟仿真;数字滤波;曲线拟合;气室设计;中红外光源;

【参考文献】
[1]杜伦芳.WTO与我国知识产权贸易法律制度研究[D].武汉理工大学,思想政治,2004,硕士.
[2]周峰.沈阳A高校热水系统能源改造项目计划管控研究[D].吉林大学,项目管理,2012,硕士.
[3]赖琼华.南平地区与厦门地区初中生青春期教育现状调查与分析[D].福建师范大学,教育,2003,硕士.
[4]许哲.基于GPS定位的矿石堆场机群监控系统设计[D].北京交通大学,2014.
[5]尹敏璨.中韩水月观音图像比较研究[D].南京艺术学院,美术学,2013,博士.
[6]姜文娟.论司法公正中的传媒角色[D].山东大学,法律(专业学位),2013,硕士.
[7]佟小雯.宣村治理:转型时期中国农村社会管理研究[D].南京师范大学,行政管理,2012,硕士.
[8]吴春燕.ABA介导的水稻OsTSD2基因对根发育的调控研究[D].华中农业大学,生物化学与分子生物学,2014,硕士.
[9]何思文.基于SQLServer2000的数据仓库的实现[J].广东科技,2004,05:36-37.
[10]单贞.初级阶段留学生口语及写作中的省略偏误分析[D].西北师范大学,汉语国际教育(专业学位),2013,硕士.
[11]李祖平,陈文强,王世锋.上虞:多层次协同创新驱动转型升级[J].今日科技,2014,12:15-20.
[12]赵瑨.混合型Web应用的用户体验设计[D].首都经济贸易大学,产业经济学,2014,硕士.
[13]薛玉玲.嗜水气单胞菌J-1株ahyI基因缺失株的构建及特性分析[D].南京农业大学,预防兽医学,2012,硕士.
[14]李铁军.手法治疗配合持续冰敷对全膝置换术后康复的影响[D].北京中医药大学,中西医结合临床(专业学位),2014,硕士.
[15]安宇.复合型项目管理在威远公司系统集成项目中的应用研究[D].湖南大学,工商管理,2003,硕士.
[16]郝晓娜.乙烯裂解炉烧焦过程的模拟、应用与优化控制[D].北京化工大学,控制科学与工程,2013,硕士.
[17]李满林,杜雷,闻英友,王玉娜,王光兴.多目标优化遗传算法在移动网络规划中的应用[J].控制与决策,2003,04:441-444+448.
[18]张洁.刚地弓形虫RH株和Pru株感染小鼠miR-29和IFN-γ的表达变化[D].南京医科大学,病原生物学,2013,硕士.
[19]赵晶.闭孔神经盆内段的解剖学研究[D].吉林大学,人体解剖与组织胚胎学,2013,硕士.
[20]高文平.基于DYNAFORM的左后轮罩内板冲压成形过程模拟[D].吉林大学,材料加工工程,2014,硕士.
[21]李克芹.交流接触器扩展功能及应用研究[D].天津大学,电气工程,2013,硕士.
[22]李金成.移动IP技术应用研究[D].西安建筑科技大学,管理科学与工程,2004,硕士.
[23]李美玉.幽默、音乐与梦[D].广东外语外贸大学,英语语言文学,2013,硕士.
[24]华婧.极坐标系下麦克斯韦方程的分裂时域有限差分方法[D].山东师范大学,计算数学,2013,硕士.
[25]孟大志.奥运场馆中临时商业网点设计中的数学模型化方法[J].工程数学学报,2004,07:71-75.
[26]崔慧娴.宇宙线传播及宇宙线能谱异常起源的研究[D].河北师范大学,理论物理,2012,硕士.
[27]赵静.天祝藏族自治县中学地理教师现状调查研究[D].西北师范大学,教育,2013,硕士.
[28]金兆玉.海洋平台冰激振动控制[D].大连理工大学,固体力学,2004,硕士.
[29]罗志远.基于QoS的Web服务组合与验证研究[D].浙江工商大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[30]陈晶琦.高科技企业团队冲突对团队绩效的影响研究[D].哈尔滨工业大学,企业管理,2013,硕士.
[31]曹宇.伺服系统特性测试平台设计[D].华中科技大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[32]夏志乐,李俊民.基于切换模糊模型和分段Lyapunov函数的T-S模糊系统时滞依赖H_∞控制(英文)[J].自动化学报,2009,09:1235-1239.
[33]孔繁迪.基于手机的校园一卡通系统应用与研究[D].吉林大学,电子与通信工程,2014,硕士.
[34]陈姝睿.基于GIS和BP的原州区空间贫困及其分异机制研究[D].宁夏大学,人文地理学,2014,硕士.
[35]蔡杨.新媒体背景下的重庆报业发展研究[D].西南政法大学,新闻学,2012,硕士.
[36]袁大超.纯电动汽车E50前照灯LED光源模块研制[D].上海大学,集成电路工程(专业学位),2014,硕士.
[37]孟威佳.党对军队的绝对领导是我军永远不变的军魂[D].东北师范大学,马克思主义理论与思想政治教育,2003,硕士.
[38]汪鑫.畜禽粪便APBR反应器功能菌群结构对温度分化的响应[D].西南大学,环境工程,2014,硕士.
[39]贾彩霞.对《纽约时报》网站中健康类科技新闻报道的文体特征分析[D].首都师范大学,英语语言文学,2013,硕士.
[40]李莉.SCOOpenServer5.0.4新版本简介[J].铁路计算机应用.1997(05)
[41]许伟权.工作流时态约束的管理框架研究[D].广东工业大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[42]张文府.马氏珠母贝四种壳色选育系中育珠贝家系和小片贝家系的选育研究[D].广东海洋大学,水产养殖,2013,硕士.
[43]耿郁姣.DFMG的全合成、药代动力学初步研究及其衍生物的合成[D].湖南师范大学,生药学,2013,硕士.
[44]陈杰平.基于磁流变减振器的汽车半主动悬架设计与控制研究[D].合肥工业大学,2010.
[45]郭永发.审计投入影响因素实证研究[D].北京交通大学,2014.
[46]许日华.地方大学构建协同创新中心的意义、困境与实践探索[J].重庆高教研究,2013,05:29-33.
[47]张清.利用油页岩半焦制备微生物肥料的研究[D].吉林大学,环境工程,2014,硕士.
[48]焦雪.染色体核型及转录因子SOHLH2、NR5A1在卵巢早衰发病机制中的作用研究[D].山东大学,妇产科学,2014,博士.
[49]孟令飞.基于SOPC的图像融合系统[D].内蒙古大学,电子与通信工程,2013,硕士.
[50]朱辉.金基德电影作品的个性特征和美学追求[D].内蒙古大学,艺术学,2013,硕士.

相关推荐
更多